ミヤコグサにおける菌根共生特異的リン酸輸送体に関する研究

• 研究課題/領域番号: 16570032
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物生理・分子
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 畑 信吾 京都大学, 生命科学研究科, 助教授 (40238001)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2005年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: アーバスキュラー菌根菌 / リン酸トランスポーター / 細胞内共生 / 根粒菌 / 防御応答 / ミヤコグサ / リン酸輸送体 / 窒素固定根粒 / アーバスキュラー菌根 / リン酸トランスポータ

研究概要

PCR法を用いてミヤコグサ菌根cDNAライブラリーから単離した3種類のリン酸トランスポーター遺伝子のうち、LjPT3が菌根特異的に発現していることをリアルタイムRT-PCRで確認した。次いで、in situ hybridizationによってLjPT3 mRNAは菌根菌の樹枝状体を含む皮層細胞に局在することを見いだした。また、高親和性リン酸輸送体を欠損した酵母PAM2変異株にLjPT3を発現させたところ、菌体内へのリン酸取り込みが上昇したので、LjPT3には確かにリン酸輸送能があることが証明された。さらにLjPT3の役割を明らかにするため、毛状根形質転換によってRNAiコンストラクトをミヤコグサに導入した。菌根菌を接種して低リン酸濃度で対照との生育を比較したところ、LjPT3ノックダウン形質転換体では樹枝状体付近にリン酸が蓄積して吸収がスムーズに行われない結果、対照よりも生育が有意に劣っていた。共生時における菌根菌の発達をさらに詳しく観察したところ、LjPT3ノックダウン形質転換体では対照に比べて樹枝状体の数が半分近くに減少する一方、idioblast細胞(褐色のフェノール化合物を液胞に蓄積し防御応答に関与すると思われる植物細胞)や菌糸侵入地点が2倍近くに増加していた。この結果から、植物は菌根菌由来のリン酸吸収量を監視しており、能率の悪い菌根菌を排除して新たな共生関係を模索することが示唆された。次にノックダウン形質転換体に菌根菌と根粒菌を同時に接種したところ、ネクローシスを起こして早死した根粒が多数観察された。これは、宿主植物が低能率だと認識した菌根菌への攻撃を行う際に、根粒菌もそのあおりを食ったために起こった現象だと思われた。

研究成果

• [雑誌論文] Temporary expression of the TAF1O gene and its requirement for normal development of Arabidopsis thaliana. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tamada Y, Nakamori K, Nakatani H, Matsuda K, Hata S, Furumoto T, Izui K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 48(1) ページ: 134-146
• [雑誌論文] Knockdown of an arbuscular mycorrhiza-inducible phosphate transporter gene of Lotus japonicus suppresses mutualistic symbiosis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maeda D, et al.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 47(7) ページ: 807-817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phosphoenolpyruvate carboxylase plays a crucial role for limiting nitrogen fixation in Lotus japonicus nodules. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nomura M, et al.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 47(5) ページ: 613-621
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetics of symbiosis in Lotus japonicus : Recombinant inbred lines, comparative genetic maps and map position of 35 symbiotic loci. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sandal N, et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 19(1) ページ: 80-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetics of symbiosis in Lotus japonicus : Recombinant inbred lines, comparative genetic maps and map position of 35 symbiotic loci. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sandal N, et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant Microbe Interactions 19(1) ページ: 80-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphoenolpyruvate carboxylase plays a crucial role for limiting nitrogen fixation in Lotus japonicus nodules. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nomura M, Mai HT, Fujii M, Hata S, Izui K, Tajima S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 47(5) ページ: 613-621
• [雑誌論文] Knockdown of an arbuscular mycorrhiza-inducible phosphate transporter gene of Lotus japonicus suppresses mutualistic symbiosis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maeda D, Ashida K, Iguchi K, Chechetka SA, Deguchi Y, Izui K, Hata S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 47(7) ページ: 807-817
  • NAID: 10018185102
• [雑誌論文] Genetics of symbiosis in Lotus japonicus : recombinant inbred lines, comparative genetic maps and map position of 35 symbiotic loci. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sandal N, Petersen TR, Murray J, Umehara Y, Karas B, Yano K, Kumagai H, Yoshikawa M, Saito K, Hayashi M, Murakami Y, Wang X, Hakoyama T, Imaizumi-Anraku H, Sato S, Kato T, et al.
  • 雑誌名: Mol.Plant-Microbe Interact. 19 ページ: 80-91
• [雑誌論文] Characterization of the Lotus japonicus symbiotic mutant lot1 that shows a reduced nodule number and distorted trichomes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ooki Y, et al.
  • 雑誌名: Plant Physiology 137(4) ページ: 1261-1271
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Vasucular-tissue abundant expression of plant TAF10, an orthologous gene for TATA box-binding protein-associated factor 10, in Flaveria trinervia and abnormal morphology of Arabidopsis thaliana transformants on its over-expression. (2005)
  • 著者名/発表者名: Furumoto T, Tamada Y, Izumida A, Nakatani H, Hata S, Izui K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 46 ページ: 108-117
• [雑誌論文] Characterization of the Lotus japonicus symbiotic mutant lot1 that shows a reduced nodule number and distorted trichomes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ooki Y, Banba M, Yano K, Maruya J, Sato S, Tabata S, Saeki K, Hayashi M, Kawaguchi M, Izui K, Hata S.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 137 ページ: 1261-1271
• [雑誌論文] Characterization of a Lotus japonicus symbiotic mutant, lot1, that shows a reduced nodule number and distorted trichomes (2005)
  • 著者名/発表者名: Ooki Y, Banba M, Yano K, Maruya J, Sato S, Tabata S, Saeki K, Hayashi M, Kawaguchi M, Izui K, Hata S.
  • 雑誌名: Plant Physiol. (In press)
• [雑誌論文] cDNA macroarray analysis of gene expression in ineffective nodules induced on the Lotus japonicus senl mutant. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suganuma N, et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 17(11) ページ: 1223-1233
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Large-scale analysis of gene expression profiles during early stages of root nodlule formation in a model legume, Lotus japonicus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kouchi H, et al.
  • 雑誌名: DNA Research 11(4) ページ: 263-274
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] cDNA macroarray analysis of gene expression in ineffective nodules induced on the Lotus japonicus sen1 mutant. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suganuma N, et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 17(11) ページ: 1223-1233
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cloning and expression analysis of a MAPKKK gene and a novel nodulin gene of Lotus japonicus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita N, Ooki Y, Deguchi Y, Chechetka SA, Kouchi H, Umehata Y, Izui K, Hata S.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 68(8) ページ: 1805-1807
  • NAID: 10013521198